熱能轉(zhuǎn)換與利用中的節(jié)能技術(shù)課件

1、熱能轉(zhuǎn)換與利用中的節(jié)能技術(shù)熱能轉(zhuǎn)換與利用中的節(jié)能技術(shù) 余熱利用1 余熱資源2 余熱利用方式3 梯級(jí)利用4 熱電聯(lián)產(chǎn)5熱泵和熱管技術(shù)2022/9/92 余熱利用1 余熱資源2022/9/541 余熱資源余熱資源屬于二次能源。衡量余熱資源不僅要看數(shù)量，還要看質(zhì)量。按余熱溫度范圍可分：高溫余熱（500）；中溫余熱（250500）；低溫余熱（250）2022/9/931 余熱資源余熱資源屬于二次能源。2022/9/552 余熱利用方式直接利用（1）預(yù)熱空氣或煤氣（2）預(yù)熱或干燥物料（3）生產(chǎn)蒸汽或熱水（4）余熱制冷，作為吸收式制冷機(jī)的熱源余熱發(fā)電（1）利用余熱鍋爐產(chǎn)生蒸汽，按凝汽式機(jī)組循環(huán)或背壓式供

2、熱機(jī)組循環(huán)發(fā)電（2）以高溫余熱作為燃?xì)廨啓C(jī)工質(zhì)的熱源（3）采用低沸點(diǎn)工質(zhì)回收中低溫余熱2022/9/942 余熱利用方式2022/9/56 在集中供熱系統(tǒng)中，除了最主要的熱源型式熱電廠和區(qū)域鍋爐房外，還可以利用工業(yè)余熱、地?zé)?、熱泵、太?yáng)能等。3 梯級(jí)利用2022/9/95 在集中供熱系統(tǒng)中，除了最主要的熱源型式熱一 工業(yè)余熱 工業(yè)余熱是指工業(yè)生產(chǎn)工程的產(chǎn)品和排放物料所含的熱或設(shè)備的散熱。根據(jù)余熱的載體分氣態(tài)液態(tài)固態(tài)可燃?xì)怏w、高溫?zé)煔?、乏汽等從工業(yè)爐或其它設(shè)備派出的冷卻水等焦炭、鑄錠或熔渣所帶有的物理熱等特點(diǎn)1.其數(shù)量和參數(shù)直接受生產(chǎn)工藝影響，波動(dòng)較大，而且與外部熱負(fù)荷無(wú)直接關(guān)系。 2.大多數(shù)工

3、業(yè)余熱的載能體都屬于高溫和非潔凈的載能體。2022/9/96一 工業(yè)余熱 工業(yè)余熱是指工業(yè)生產(chǎn)工程的產(chǎn)品和排放物料所 煤氣冷卻余熱的利用焦?fàn)t冷卻水的供熱系統(tǒng)示意圖1-一段初冷器；2-二段初冷器；3-冷卻水循環(huán)泵；4-冷卻塔；5-旁通管路及閥門(mén)；6-熱水網(wǎng)路循環(huán)水泵；7-補(bǔ)水調(diào)節(jié)器；8-補(bǔ)給水泵2022/9/97 煤氣冷卻余熱的利用焦?fàn)t冷卻水的供熱系統(tǒng)示意圖2022二 地?zé)崴?低溫 40中溫 4060高溫 60100 過(guò)熱 100 按地?zé)崴?溫度分 按地?zé)崮艿?利用方式分直接利用間接利用特點(diǎn) 1.在不同條件下，地?zé)崴疁囟扰c參數(shù)及成份差別大 2.地?zé)崴畢?shù)與負(fù)荷無(wú)關(guān) 3.一次利用，地?zé)崴疅崮芾?/p>

4、用后被廢棄2022/9/98二 地?zé)崴?低溫 40中溫 地?zé)崴苯永檬疽鈭D1-開(kāi)采井；2-抽水泵；3-供暖系統(tǒng) 地?zé)崴g接利用示意圖1-開(kāi)采井；2-抽水泵；3-地?zé)崴?水換熱器；4-高峰熱源；5-供暖熱用戶，6-除污器；7-補(bǔ)給水泵；8-補(bǔ)水壓力調(diào)節(jié)器；9-回灌井；10-供暖系統(tǒng)循環(huán)水泵二 地?zé)崴?022/9/99 地?zé)崴苯永檬疽鈭D地?zé)崴g接利用示意圖二 地?zé)嶂苯永眉?jí)：第一、二級(jí)：為直接利用的部分，采用的是風(fēng)機(jī)盤(pán)管機(jī)組。使循環(huán)水降到熱泵可以接受的溫度，約為35；熱泵利用級(jí)：第三、四、五、六級(jí)；每個(gè)熱泵的水源側(cè)溫降約為5，水源熱泵的負(fù)荷側(cè)并聯(lián)在一起接風(fēng)機(jī)盤(pán)管機(jī)組，冬季供/回水溫為

5、50/45。尾水回灌：地?zé)崴?jīng)過(guò)放熱后，以20左右溫度直接回到回灌井，循環(huán)水則往復(fù)作用。2022/9/910直接利用級(jí)：第一、二級(jí)：為直接利用的部分，采用的是風(fēng)機(jī)盤(pán)管機(jī)電力熱建筑社區(qū)工業(yè)加工而且 提高能源效率減少?gòu)U物和排放減少輸配電的損失利用區(qū)域能源系統(tǒng)的機(jī)會(huì)制冷照片提供 : Andrew Carlin, Tracy Operators/NREL PIX以生物質(zhì)為燃料的電廠, 美國(guó)4 熱電聯(lián)產(chǎn)（CHP）2022/9/911電力照片提供 : Andrew Carlin, Tracy 熱電聯(lián)產(chǎn)概念從單一能量來(lái)源同時(shí)產(chǎn)生兩種或多種類(lèi)型的可利用的能源(也叫“聯(lián)產(chǎn)”)利用來(lái)自電力生產(chǎn)設(shè)備的余熱2022/

6、9/912熱電聯(lián)產(chǎn)概念從單一能量來(lái)源同時(shí)產(chǎn)生兩種或多種類(lèi)型的可利用的能熱電聯(lián)產(chǎn)設(shè)備和技術(shù)制冷設(shè)備壓縮機(jī)吸收式制冷機(jī)熱泵等加熱設(shè)備鍋爐窯爐余熱回收熱泵等發(fā)電設(shè)備燃汽輪機(jī)燃?xì)饴?lián)合循環(huán)蒸汽輪機(jī)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)燃料電池等照片提供 : Rolls-Royce plc 汽輪機(jī)照片提供 : Urban Ziegler, NRCan 冷卻設(shè)備2022/9/913熱電聯(lián)產(chǎn)設(shè)備和技術(shù)制冷設(shè)備照片提供 : Rolls-Roy熱電聯(lián)產(chǎn)應(yīng)用單棟建筑商業(yè)和工業(yè)多棟建筑區(qū)域能源系統(tǒng)（如社區(qū)）工業(yè)加工照片提供 : Urban Ziegler, NRCan 溫室中的微型汽輪機(jī)照片提供 : Urban Ziegler, NRCan

7、垃圾填埋氣體CHP的區(qū)域供熱系統(tǒng)，瑞典照片提供 : Urban Ziegler, NRCanKitchener市政大樓的CHP2022/9/914熱電聯(lián)產(chǎn)應(yīng)用單棟建筑照片提供 : Urban Ziegler實(shí)例：加拿大單棟建筑往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)照片提供 : GE Jenbacher排氣熱回收蒸汽鍋爐 照片提供: GE Jenbacher照片提供 : GE Jenbacher加拿大安大略省的醫(yī)院2022/9/915實(shí)例：加拿大單棟建筑往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)照片提供 : GE Jen實(shí)例：瑞典和美國(guó)多棟建筑照片提供 : SweHeat區(qū)域電廠 Turbine used at MIT, Cambridge, Mas

8、s. USA25 MW 燃?xì)廨啓C(jī) GT102022/9/916實(shí)例：瑞典和美國(guó)多棟建筑照片提供 : SweHeat區(qū)域電實(shí)例：巴西工業(yè)加工具有較高而穩(wěn)定的熱或冷負(fù)荷的工業(yè)是熱電廠良好的候選條件而且可用于產(chǎn)生廢棄物可被用于生產(chǎn)熱和電的工業(yè)照片提供 : Ralph Overend/ NREL Pix工廠用于加工熱的甘蔗渣，巴西2022/9/917實(shí)例：巴西工業(yè)加工具有較高而穩(wěn)定的熱或冷負(fù)荷的工業(yè)是熱電廠實(shí)例：加拿大和瑞典垃圾填埋氣體垃圾填埋物產(chǎn)生廢物降解物甲烷這種氣體可被用作冷卻, 加熱或電力項(xiàng)目的燃料照片提供 : Urban Ziegler, NRCan 用于區(qū)域加熱系統(tǒng)的LFG 熱電廠, 瑞典

9、圖片提供 : Gaz Metropolitan2022/9/918實(shí)例：加拿大和瑞典垃圾填埋氣體垃圾填埋物產(chǎn)生廢物降解物甲烷來(lái)自熱電廠的熱可被分配至多個(gè)附近建筑用于供暖和制冷保溫鋼管被埋在地下0.6至0.8厘米和擁有自備鍋爐房的建筑相比的優(yōu)點(diǎn)：高效率單個(gè)鍋爐房的排放控制安全舒適操作方便初期成本通常較高區(qū)域能源系統(tǒng)照片提供 : SweHeat區(qū)域供熱廠照片提供 : SweHeat區(qū)域供熱的熱網(wǎng)管道 2022/9/919來(lái)自熱電廠的熱可被分配至多個(gè)附近建筑用于供暖和制冷區(qū)域能源系熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的成本成本極其可變初期成本發(fā)電設(shè)備加熱設(shè)備制冷設(shè)備電力互聯(lián)出入道路區(qū)域能源管線重復(fù)成本燃料運(yùn)行和維護(hù)設(shè)備更換

10、和維修2022/9/920熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的成本成本極其可變2022/9/522熱電聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目考慮因素燃料的可靠和長(zhǎng)期供應(yīng)資金成本必須保持在控制之內(nèi)需要“用戶”使用熱和電如果電力不能在當(dāng)?shù)厝勘焕茫仨殔f(xié)商上網(wǎng)銷(xiāo)售通常熱電廠按基本熱負(fù)荷設(shè)計(jì)大小（即正常運(yùn)行條件下的最小熱負(fù)荷）熱輸出通常等于電力輸出的100200熱可被用于通過(guò)吸收式制冷設(shè)備進(jìn)行制冷與未來(lái)不確定性相關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)電天然氣（“點(diǎn)火”）價(jià)格差額熱電聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目考慮因素燃料的可靠和長(zhǎng)期供應(yīng) 熱電聯(lián)產(chǎn) 熱電廠：兩種能量聯(lián)合生產(chǎn)的電廠常稱(chēng)為熱電廠熱電分產(chǎn)：發(fā)電廠生產(chǎn)電（純凝式電廠），鍋爐房 生產(chǎn)熱能的方式。熱電站與凝氣電站能耗分析：理想卡諾循環(huán)TbLkS

11、TkTS（A）（A）凝氣循環(huán)生產(chǎn)電能的熱耗2022/9/922 熱電聯(lián)產(chǎn) 熱電廠：兩種能量聯(lián)合生產(chǎn)的電廠常稱(chēng)為熱電廠 熱電聯(lián)產(chǎn) TbLTSTTT（B）所以（約為0.4）即考慮到實(shí)際動(dòng)力循環(huán)，凝汽電站效率: 40 熱電站效率: 7580S2022/9/923 熱電聯(lián)產(chǎn) TbLTSTTT（B）所以（約為0.4）即考慮 熱電廠供熱系統(tǒng) 熱源熱網(wǎng)熱用戶三部分組成供熱系統(tǒng)由分類(lèi)單一熱源系統(tǒng) 多熱源系統(tǒng) 按熱源布置分 多個(gè)熱電廠并網(wǎng)供熱熱電廠 尖峰鍋爐房并網(wǎng)供熱2022/9/924 熱電廠供熱系統(tǒng) 熱源熱網(wǎng)熱用戶三部分組成供熱系統(tǒng)由分類(lèi) 熱電廠供熱系統(tǒng) 熱網(wǎng)分類(lèi)水為熱媒（水網(wǎng)）蒸汽熱媒（蒸汽網(wǎng)）熱用戶分類(lèi)

12、供暖熱用戶通風(fēng)熱用戶生活熱水供應(yīng)熱用戶生產(chǎn)熱用戶季節(jié)性熱用戶全年性熱用戶2022/9/925 熱電廠供熱系統(tǒng) 熱網(wǎng)分類(lèi)水為熱媒（水網(wǎng)）蒸汽熱媒（蒸汽 熱電聯(lián)產(chǎn)典型循環(huán)熱力原理圖 燃?xì)廨啓C(jī)熱電廠原理圖1.壓縮機(jī)3.燃?xì)鉁u輪4.發(fā)電機(jī)2.燃燒室5.空氣回?zé)崞?.熱網(wǎng)加熱器7.熱網(wǎng)循環(huán)泵2022/9/926 熱電聯(lián)產(chǎn)典型循環(huán)熱力原理圖 燃?xì)廨啓C(jī)熱電廠原理圖1.壓縮機(jī) 1-蒸汽發(fā)生器 2-汽輪機(jī) 3-發(fā)電機(jī)4-冷凝器 5-初級(jí)熱網(wǎng)加熱器 6- 中級(jí)熱網(wǎng)加熱器7-高級(jí)熱望加熱器 8-開(kāi)壓泵 9-熱網(wǎng)循環(huán)泵10-化學(xué)凈水處理裝置 11-補(bǔ)水除氧器 12-補(bǔ)水泵13-補(bǔ)水調(diào)節(jié)器 14-化學(xué)凈水泵 15-回水

13、總管 16-供水總管 17-核反應(yīng)堆 18-容器補(bǔ)償器19-中間回路水泵 20-凝結(jié)水泵 21-水份分離器 22-低壓回?zé)峒訜崞?23-電站除氧器 24-給水泵25-高壓回?zé)峒訜崞?26-蒸汽過(guò)熱器 27-減壓器 抽汽凝汽機(jī)核熱電廠原理圖2022/9/927 1-蒸汽發(fā)生器 2-汽輪機(jī) 3-發(fā)電機(jī)抽汽凝汽機(jī)核 雙抽汽輪機(jī)熱電廠原理圖 1-鍋爐 2-汽輪機(jī)3-發(fā)電機(jī)4-冷凝器5-低級(jí)熱網(wǎng)加熱器 6-中級(jí)熱網(wǎng)加熱器 7高級(jí)熱網(wǎng)加熱器8-開(kāi)壓泵 9-熱網(wǎng)循環(huán)器 10-水處理 11-除氧器 12-補(bǔ)水泵13-水處理泵 14-調(diào)節(jié)閥 15-回水總管 16-供水總管17-加熱水管 18-凝結(jié)水總管 19-

14、供汽總管 20-凝水泵21-凝水泵 22-余熱器 23-鍋爐給水除氧器 24-給水泵25-預(yù)熱器 2022/9/928 雙抽汽輪機(jī)熱電廠原理圖 1-鍋爐 2-汽輪機(jī)3-發(fā)電 背壓式熱電廠供熱系統(tǒng)原理圖 背壓式熱電循環(huán)圖 （a）工作原理圖；（b）T-S圖1-鍋爐；2-過(guò)熱器；3-蒸汽汽輪機(jī)；4-發(fā)電機(jī)；5-熱用戶；6-給水泵抽汽式熱電廠供熱系統(tǒng)2022/9/929 背壓式熱電廠 背壓式熱電循環(huán)圖抽汽式熱電廠202(集中式、分布式）供能系統(tǒng):供 電熱電聯(lián)產(chǎn)熱電冷聯(lián)產(chǎn)2022/9/930(集中式、分布式）供能系統(tǒng):供 電熱電聯(lián)產(chǎn)熱電冷聯(lián)產(chǎn)20制冷方式電驅(qū)動(dòng)制冷（壓縮式制冷）熱驅(qū)動(dòng)制冷（溴化鋰吸收式制

15、冷）2022/9/931制冷方式電驅(qū)動(dòng)制冷（壓縮式制冷）2022/9/533熱驅(qū)動(dòng)制冷（溴化鋰吸收式制冷）2022/9/932熱驅(qū)動(dòng)制冷（溴化鋰吸收式制冷）2022/9/534燃-蒸聯(lián)合循環(huán) （combination steam turbine-gas turbine cycle）燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)型式之一 （無(wú)補(bǔ)燃） 燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)型式之二 （補(bǔ)燃式） 2022/9/933燃-蒸聯(lián)合循環(huán)燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)型式之一燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)型2022/9/9342022/9/536燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)型式之三熱電合供 2022/9/935燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)型式之三熱電合供 2022/9/537一 熱

16、泵 現(xiàn)在在我國(guó)正在發(fā)展熱泵是一種利用高位能使熱量從低位熱源流向高位熱源的節(jié)能裝置。顧名思義，熱泵也就是像泵那樣，可以把不能直接利用的低位熱源（如空氣、土壤、水中所含的熱能，太陽(yáng)能，工業(yè)廢熱等）轉(zhuǎn)換為可以利用的高位熱能，從而達(dá)到節(jié)約部分高位能（如煤、燃?xì)?、油、電等）的目的?熱泵工作原理圖5 熱泵和熱管技術(shù)2022/9/936一 熱泵 現(xiàn)在在我國(guó)正在發(fā)展熱泵是一種利用高位能使1.空氣源熱泵空氣源熱泵是以空氣作為低溫?zé)嵩磥?lái)進(jìn)行供熱的裝置。相對(duì)于其他熱泵類(lèi)型而言，我國(guó)對(duì)空氣源熱泵的形容起步較早，研究?jī)?nèi)容也較多。以環(huán)境空氣作為低品位熱源，可以取之不盡，用之不竭，處處都有，無(wú)償獲取?？諝庠礋岜冒惭b靈活、

17、使用方便、初投資相對(duì)較低，且比較適用于分戶安裝，目前我國(guó)室內(nèi)空調(diào)器大都采用的是這種形式。2022/9/9371.空氣源熱泵空氣源熱泵是以空氣作為低溫?zé)嵩磥?lái)進(jìn)行供熱的裝置2.水源熱泵水源熱泵技術(shù)是利用地球表面淺層水，如地下水、地?zé)崴?、地表水、海水以及湖泊水中熱能作為低位熱能資源，并采用熱泵原理，通過(guò)少量的高位電能輸入，實(shí)現(xiàn)低位熱能向高位熱能的轉(zhuǎn)移的一種技術(shù)。水源熱泵工作原理圖1-冷凝器；2-膨脹閥；3-蒸發(fā)器；4-壓縮機(jī)；5-循環(huán)泵2022/9/9382.水源熱泵水源熱泵技術(shù)是利用地球表面淺層水，如地下水、地?zé)?.地源熱泵顧名思義，“熱泵”二字說(shuō)明它是熱泵的一種，具有熱泵的共同特點(diǎn)，與空氣源熱泵

18、類(lèi)似；而“地源”二字則指明其能量來(lái)源，即來(lái)源于大地，這一點(diǎn)不同于空氣源熱泵。地源熱泵系統(tǒng)示意圖見(jiàn)圖。夏季制冷時(shí)，大地作為排熱場(chǎng)所，把室內(nèi)熱量以及壓縮機(jī)耗能通過(guò)埋地盤(pán)管排入大地中，再通過(guò)土壤的導(dǎo)熱和土壤中水分的遷移把熱量擴(kuò)散出去。冬季供熱時(shí)大地作為熱泵機(jī)組的低溫?zé)嵩?，通過(guò)埋地盤(pán)管獲取土壤中熱量為室內(nèi)供熱。地源熱泵工作原理圖2022/9/9393.地源熱泵顧名思義，“熱泵”二字說(shuō)明它是熱泵的一種，具有熱太陽(yáng)能資源，不僅僅包括直接投射到地球表面上的太陽(yáng)輻射能，而且還包括水能、風(fēng)能、海洋能、潮汐能等間接的太陽(yáng)能資源，甚至前面提到的生物質(zhì)能也是通過(guò)綠色植物的光合作用固定下來(lái)的太陽(yáng)能。太陽(yáng)能供熱的方式可分

19、為直接利用與間接利用。直接利用主要是主動(dòng)式太陽(yáng)能供熱與被動(dòng)式太陽(yáng)能供熱。間接利用可分為太陽(yáng)能蓄熱熱泵聯(lián)合供熱等。4.太陽(yáng)能供熱2022/9/940太陽(yáng)能資源，不僅僅包括直接投射到地球表面上的太陽(yáng)輻射能，而且（3）太陽(yáng)能熱泵式供熱夏季利用太陽(yáng)能向地源、水源蓄熱（取出的冷量用于房間空調(diào)），作為冬季采暖的熱源，并通過(guò)熱泵的原理，可大大的節(jié)約電能的消耗。主動(dòng)式太陽(yáng)能熱泵蓄熱供熱系統(tǒng)1-太陽(yáng)能集熱器；2-蓄熱裝置；3-蒸發(fā)器；4-壓縮機(jī)； 5-冷凝器； 6-節(jié)流裝置； 7-室內(nèi)采暖系統(tǒng).8-土壤埋管換熱器； 9.10-循環(huán)泵；11-輔助加熱裝置；12.13-三通閥；14.15.16.17.18.18.2

20、0.21.22.23-閥門(mén)2022/9/941（3）太陽(yáng)能熱泵式供熱夏季利用太陽(yáng)能向地源、水源蓄熱（取熱管的原理及其應(yīng)用9/9/202242熱管的原理及其應(yīng)用9/5/202244內(nèi)容提要1.熱管的發(fā)展2.熱管的原理3.熱管的基本工作4 熱管的特點(diǎn)5.熱管的應(yīng)用6. 熱管性能的影響因素9/9/202243內(nèi)容提要1.熱管的發(fā)展9/5/2022451.熱管的發(fā)展熱管技術(shù)是1963年美國(guó)LosAlamos國(guó)家實(shí)驗(yàn)室G.M.Grover發(fā)明的一種稱(chēng)為“熱管”的傳熱元件1965年Cotter首次提出了較完整的熱管理論，為以后的熱管研究工作奠定了基礎(chǔ)1967年一根不銹鋼-水熱管首次被送入地球衛(wèi)星軌道并運(yùn)行

21、成功1970年美國(guó)出現(xiàn)了供應(yīng)商品熱管的部門(mén)，熱管的應(yīng)用由宇航回到了地面1980年美國(guó)Q-Dot公司生產(chǎn)了熱管廢熱鍋爐1984年Cotter較完整的提出微型熱管技術(shù)理論及展望我國(guó)在上世紀(jì)70年代開(kāi)始，開(kāi)展了熱管的傳熱性能研究及熱管在電子器件冷卻、空間飛行方面的餓應(yīng)用研究。80年代初我國(guó)的研究重點(diǎn)轉(zhuǎn)向節(jié)能和能源的合理利用，相繼開(kāi)發(fā)了熱管氣氣換熱器、熱管余熱鍋爐，高溫?zé)峁苷羝l(fā)生器等產(chǎn)品9/9/2022441.熱管的發(fā)展熱管技術(shù)是1963年美國(guó)LosAlamos國(guó)家2.熱管的原理熱管內(nèi)部是被抽成負(fù)壓狀態(tài)，充入適當(dāng)?shù)囊后w，這種液體沸點(diǎn)低，容易揮發(fā)。管壁有吸液芯，其由毛細(xì)多孔材料構(gòu)成。熱管一段為蒸發(fā)端，

22、另外一段為冷凝端，當(dāng)熱管一段受熱時(shí)，毛細(xì)管中的液體迅速蒸發(fā)，蒸氣在微小的壓力差下流向另外一端，并且釋放出熱量，重新凝結(jié)成液體，液體再沿多孔材料靠毛細(xì)力的作用流回蒸發(fā)段，如此循環(huán)不止，熱量由熱管一端傳至另外一端。這種循環(huán)是快速進(jìn)行的，熱量可以被源源不斷地傳導(dǎo)開(kāi)來(lái)。 9/9/2022452.熱管的原理熱管內(nèi)部是被抽成負(fù)壓狀態(tài)，充入適當(dāng)?shù)囊后w，這種3.熱管的基本工作 熱管由管殼、吸液芯和端蓋組成，將管內(nèi)抽成1.310-1-10-4Pa的負(fù)壓后充以適量的工作液體，使緊貼管內(nèi)壁的吸液芯毛細(xì)多孔材料中充滿液體后加以密封。管的一端為蒸發(fā)段(加熱段)，另一端為冷凝段(冷卻段)，根據(jù)應(yīng)用需要在兩段中間可布置絕熱

23、段。當(dāng)熱管的一端受熱時(shí)毛紉芯中的液體蒸發(fā)汽化，蒸汽在微小的壓差下流向另一端放出熱量凝結(jié)成液體，液體再沿多孔材料靠毛細(xì)力的作用流回蒸發(fā)段。9/9/2022463.熱管的基本工作 熱管由管殼、吸液芯和端蓋組成，將管內(nèi)抽成熱管在實(shí)現(xiàn)這一熱量轉(zhuǎn)移的過(guò)程中，包含了以下六個(gè)相互關(guān)聯(lián)的主要過(guò)程 (1)熱量從熱源通過(guò)熱管管壁和充滿工作液體的吸液芯傳遞到（液汽）分界面；(2)液體在蒸發(fā)段內(nèi)的（液汽）分界面上蒸發(fā)；(3)蒸汽腔內(nèi)的蒸汽從蒸發(fā)段流到冷凝段； (4)蒸汽在冷凝段內(nèi)的汽液分界面上凝結(jié)：(5)熱量從（汽液）分界面通過(guò)吸液芯、液體和管壁傳給冷源： (6)在吸液芯內(nèi)由于毛細(xì)作用使冷凝后的工作液體回流到蒸發(fā)段。

24、 9/9/202247熱管在實(shí)現(xiàn)這一熱量轉(zhuǎn)移的過(guò)程中，包含了以下六個(gè)相互關(guān)聯(lián)的主要4 熱管的特點(diǎn)很高的導(dǎo)熱性 優(yōu)良的等溫性 熱流密度可變性 熱流方向酌可逆性 熱二極管與熱開(kāi)關(guān)性能 恒溫特性(可控?zé)峁? 環(huán)境的適應(yīng)性 9/9/2022484 熱管的特點(diǎn)很高的導(dǎo)熱性 9/5/2022505.熱管的應(yīng)用 熱管技術(shù)以前被廣泛應(yīng)用在宇航、軍工等行業(yè)，自從被引入散熱器制造行業(yè)，使得人們改變了傳統(tǒng)散熱器的設(shè)計(jì)思路，擺脫了單純依靠高風(fēng)量電機(jī)來(lái)獲得更好散熱效果的單一散熱模式，采用熱管技術(shù)使得散熱器即便采用低轉(zhuǎn)速、低風(fēng)量電機(jī)，同樣可以得到滿意效果，使得困擾風(fēng)冷散熱的噪音問(wèn)題得到良好解決，開(kāi)辟了散熱行業(yè)新天地。 9

25、/9/2022495.熱管的應(yīng)用 熱管技術(shù)以前被廣泛應(yīng)用在宇航、軍工等行5 .1熱管式換熱器從外型上看熱管換熱器的管束與普通空氣散熱器的管束相類(lèi)似，但兩者的根本區(qū)別是，熱管式換熱器的冷熱流體全部在管外流動(dòng)，每根熱管可以看成一個(gè)獨(dú)立的換熱單元，中間由隔板隔開(kāi)，通過(guò)熱管內(nèi)部的工質(zhì)的蒸發(fā)（或沸騰）冷凝來(lái)傳遞熱量9/9/2022505 .1熱管式換熱器從外型上看熱管換熱器的管束與普通空氣散熱熱管換熱器的優(yōu)點(diǎn)無(wú)運(yùn)動(dòng)部件，每根熱管都是永久密封，沒(méi)有額外的能量消耗，提高了運(yùn)行的可靠性 其結(jié)構(gòu)決定了他是典型的逆流換熱，且其本身的溫度降小，近于等溫運(yùn)行，就使得其換熱效率較高由于冷熱流體在管外流動(dòng)，所以容易用增加

26、翅片的方法來(lái)強(qiáng)化傳熱每根熱管是獨(dú)立的，其管間距的安排比較靈活，且易于更換，維修，清洗。 設(shè)備的傳熱性能是可逆的，即冷熱流體可以改變，這對(duì)于空調(diào)的節(jié)能是十分有利的結(jié)構(gòu)緊湊，單位體積的傳熱面積大，通常在流動(dòng)方向上換熱器的尺寸不大于500mm 對(duì)于冷熱流體溫差很小的情況下，也能得到一定的熱回收率熱管換熱器也適用于熱氣流被冷卻到露點(diǎn)一下，即出現(xiàn)冷凝的情況，如溶劑的回收 使用壽命長(zhǎng) 9/9/202251熱管換熱器的優(yōu)點(diǎn)無(wú)運(yùn)動(dòng)部件，每根熱管都是永久密封，沒(méi)有額外的5.2熱管換熱器的應(yīng)用預(yù)熱器與余熱回收利用工業(yè)燃油、燃?xì)狻⑷济哄仩t設(shè)計(jì)制造時(shí)，為了防止鍋爐尾部受熱面腐蝕和堵灰，標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)排煙溫度一般不低于180

27、，最高可達(dá)250，高溫?zé)煔馀欧挪坏斐纱罅繜崮芾速M(fèi)，同時(shí)也污染環(huán)境。熱管余熱回收器可將煙氣熱量回收，回收的熱量根據(jù)需要加熱水用作鍋爐補(bǔ)水和生活用水，或加熱空氣用作鍋爐助燃風(fēng)或干燥物料。節(jié)省燃料費(fèi)用，降低生產(chǎn)成本，減少?gòu)U氣排放，節(jié)能環(huán)保一舉兩得。9/9/2022525.2熱管換熱器的應(yīng)用預(yù)熱器與余熱回收利用9/5/202255.2熱管換熱器的應(yīng)用 1、預(yù)熱氣流煙道氣流廢熱回收加熱爐廢熱回收9/9/2022535.2熱管換熱器的應(yīng)用 1、預(yù)熱氣流煙道氣流廢熱回收加熱爐廢2、干燥設(shè)備的廢熱回收 對(duì)于各種干燥設(shè)備而言，由于排氣通常不含腐蝕性氣體，沒(méi)有露點(diǎn)腐蝕問(wèn)題，回收溫度的下限可能比較低，一般其回收溫

28、度為40120。目前熱管換熱器已經(jīng)開(kāi)始在各類(lèi)干燥設(shè)備中應(yīng)用，如木材干燥，紡織品干燥，農(nóng)副產(chǎn)品干燥等 。從干燥設(shè)備的排氣中回收廢熱，除顯熱外還可以回收水蒸氣的潛熱，將大大節(jié)省能源。9/9/2022542、干燥設(shè)備的廢熱回收 對(duì)于各種干燥設(shè)備而言，由于3、化工裝置中的應(yīng)用 在煉油廠和其他化工裝置中，除用熱管換熱器回收排煙的廢熱外還可以利用化學(xué)反應(yīng)所放出的熱量來(lái)預(yù)熱原料，已達(dá)到反應(yīng)的溫度 脫硫系統(tǒng)煙氣換熱器化肥廠余熱回收9/9/2022553、化工裝置中的應(yīng)用 脫硫系統(tǒng)煙氣換熱器化肥廠余熱回收4、空調(diào)系統(tǒng)冷、熱量的回收 在發(fā)達(dá)國(guó)家，通風(fēng)、空調(diào)和制冷設(shè)備的能源消耗占總能耗的很大比重，所以，在這一領(lǐng)域中

29、節(jié)能技術(shù)能起到很大的作用。另外如軍火工業(yè)的火工品車(chē)間，生產(chǎn)藥劑廠，醫(yī)院手術(shù)室等部門(mén)，所使用的直流式空調(diào)系統(tǒng)，用電量大，造價(jià)高，節(jié)能潛力巨大。 由于熱管換熱器可以做到在傳熱方向上的可逆，所以十分適合在上述部門(mén)中使用，同一臺(tái)設(shè)備在夏天回收冷量，冬天回收熱量，回收的溫度范圍一般在-2040。熱管的表面用大翅化比的翅片形式以增加其換熱面積，對(duì)于新鮮空氣要求高的場(chǎng)合，熱管換熱器的隔板可以考慮使用雙層結(jié)構(gòu)，以保證氣流不會(huì)互相泄露9/9/2022564、空調(diào)系統(tǒng)冷、熱量的回收9/5/202258空調(diào)用熱管換熱器原理空調(diào)用熱管換熱器運(yùn)行9/9/202257空調(diào)用熱管換熱器原理空調(diào)用熱管換熱器運(yùn)行9/5/202

30、2595.3熱管余熱回收裝置的性能特點(diǎn) 安全可靠性高常規(guī)的換熱設(shè)備一般都是間壁換熱，冷熱流體分別在器壁的兩側(cè)流過(guò)，如管壁或器壁有泄露，則將造成停產(chǎn)損失。熱管余熱回收器則是二次間壁換熱，即熱流要通過(guò)熱管的蒸發(fā)段管壁和冷凝段管壁才能傳到泠流體熱管余熱回收器傳熱效率高，節(jié)能效果顯著熱管余熱回收器具有良好的防腐蝕能力熱管管壁的溫度可以調(diào)節(jié)，可以通過(guò)適當(dāng)?shù)臒崃髯儞Q把熱管管壁溫度調(diào)整在低溫流體的露點(diǎn)之上，從而可防止露點(diǎn)腐蝕，保證設(shè)備的長(zhǎng)期運(yùn)行。由于避開(kāi)煙氣露點(diǎn)，使灰塵不易粘結(jié)于肋片和管壁上。同時(shí)熱管在導(dǎo)熱時(shí)會(huì)產(chǎn)生自振動(dòng)，使灰不易粘附在管壁和翅片上，因而不會(huì)堵灰安裝及結(jié)構(gòu)布置靈活：熱管余熱回收器的安裝無(wú)需改

31、變?cè)に囅到y(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和位置布置非常靈活可適應(yīng)各種復(fù)雜的場(chǎng)合使用壽命在10年以上，單根熱管可拆卸更換，維護(hù)簡(jiǎn)單成本低。投資回收期短9/9/2022585.3熱管余熱回收裝置的性能特點(diǎn) 安全可靠性高9/5.4熱管技術(shù)在航天器上的應(yīng)用熱管在航天器上用于兩個(gè)方面使航天器結(jié)構(gòu)或內(nèi)部設(shè)備等溫化利用熱管使航天器外部結(jié)構(gòu)各部分減少溫差實(shí)現(xiàn)部分等溫化藉以改善太陽(yáng)電池的工作溫度條件提高輸出功率。實(shí)現(xiàn)儀器艙結(jié)構(gòu)和內(nèi)部?jī)x器的溫度均勻化改善工作溫度條件。解決航天器所載電子設(shè)備元器件的散熱問(wèn)題應(yīng)用熱管可以把熱量分布到較大的散熱面(輻射板)上變成低熱流密度的熱量向外排散。這種把可變熱導(dǎo)熱管和輻射板組合在一起的裝置稱(chēng)為可變熱

32、導(dǎo)熱管輻射器。一些通信衛(wèi)星使用可變熱導(dǎo)熱管輻射器解決了行波管的散熱和溫度控制問(wèn)題。此外這類(lèi)熱管在航天器空間致冷技術(shù)中也得到了9/9/2022595.4熱管技術(shù)在航天器上的應(yīng)用熱管在航天器上用于兩個(gè)方面9/5.5 熱管應(yīng)用于電機(jī)以及電器的冷卻熱管用于電機(jī)冷卻方面可以分為兩種形式：一種是經(jīng)普通裝在電機(jī)定子和轉(zhuǎn)子的發(fā)熱部位，把熱量導(dǎo)到電機(jī)兩端容易散熱的部位，以降低電機(jī)的溫升，這種方法需要適當(dāng)?shù)母淖冸姍C(jī)的結(jié)構(gòu)。另一種是旋轉(zhuǎn)熱管電機(jī)，這時(shí)電機(jī)的轉(zhuǎn)子為空心的軸，空心軸本身做成旋轉(zhuǎn)熱管，電機(jī)轉(zhuǎn)子的熱量通過(guò)旋轉(zhuǎn)熱管帶到電機(jī)的一端散掉，這樣轉(zhuǎn)子的溫度下降了很多，同時(shí)，定子繞組的溫升也有所降低。熱管電機(jī)密閉電氣柜

33、散熱9/9/2022605.5 熱管應(yīng)用于電機(jī)以及電器的冷卻熱管用于電機(jī)冷卻方面可以5.6熱管應(yīng)用于電子元件及微型組件的散熱對(duì)于電子元件或部件進(jìn)行熱控制是電子設(shè)備向前發(fā)展的重要問(wèn)題，近年來(lái)，由于技術(shù)的進(jìn)步電子設(shè)備向大功率，緊湊化方向發(fā)展，因此，單位體積內(nèi)產(chǎn)生的熱量增長(zhǎng)很快，與此同時(shí)，有效的散熱面積卻相應(yīng)的縮小，從而使散熱問(wèn)題更為突出。 9/9/2022615.6熱管應(yīng)用于電子元件及微型組件的散熱對(duì)于電子元件或部件進(jìn)上圖分別為計(jì)算機(jī)顯卡的熱管散熱產(chǎn)品，以及大功率電腦芯片的熱管散熱器，它們形態(tài)各異，但是所完成的功能是一樣的，而且都有散熱能力大，重量輕，尺寸小等優(yōu)點(diǎn)。9/9/202262上圖分別為計(jì)

34、算機(jī)顯卡的熱管散熱產(chǎn)品，以及大功率電腦芯片的熱管5.7熱管在太陽(yáng)能利用方面的應(yīng)用由于石油危機(jī)和環(huán)境污染的日益嚴(yán)重，在發(fā)達(dá)國(guó)家以及發(fā)展中國(guó)家太陽(yáng)能利用的研究受到相當(dāng)?shù)闹匾暎芯亢蜕虡I(yè)生產(chǎn)同時(shí)并舉，進(jìn)展相當(dāng)迅速。太陽(yáng)能熱水器的發(fā)展很快，其它如在采暖空調(diào)，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的加熱及太陽(yáng)能發(fā)電等方面也進(jìn)行了深入的研究。一方面太陽(yáng)能是一個(gè)巨大的，清潔的能源，但是它卻是間斷的，要連續(xù)的供能，就需要適當(dāng)?shù)膬?chǔ)能系統(tǒng)，此外，太陽(yáng)能的密度低，為取得必要的能量，常常需要采用聚焦系統(tǒng)，在這些方面，熱管作為熱能的傳遞元件是具有很大的潛力的。9/9/2022635.7熱管在太陽(yáng)能利用方面的應(yīng)用由于石油危機(jī)和環(huán)境污染的日益太陽(yáng)

35、能熱管的原理圖產(chǎn)品結(jié)構(gòu)圖9/9/202264太陽(yáng)能熱管的原理圖產(chǎn)品結(jié)構(gòu)圖9/5/202266熱管式太陽(yáng)熱水器的優(yōu)點(diǎn)啟動(dòng)快，傳熱元件可將真空管獲得的熱量迅速傳遞到水箱中。可直接與自來(lái)水連接，自動(dòng)承壓運(yùn)行（承壓式）。日平均熱效率可達(dá)60%，高于直插式熱水器，在我國(guó)北方地區(qū)冬季晴天仍可得到滿意的熱水。真空管與水分離，傳熱元件具有極好的耐溫性能，在-40的低溫狀態(tài)下也不會(huì)凍裂，更適合嚴(yán)寒地區(qū)使用；熱管內(nèi)介質(zhì)工作壓力低，即使管壁溫度高達(dá)300，也不會(huì)“爆管”。真空管內(nèi)不走水，少量真空管損壞，熱水器仍可正常運(yùn)行。因真空管內(nèi)無(wú)水運(yùn)行，解決了真空管內(nèi)的結(jié)垢問(wèn)題?？梢远嗯_(tái)串聯(lián)和并聯(lián)，組成太陽(yáng)能熱水中心，提高利用

36、效率。9/9/202265熱管式太陽(yáng)熱水器的優(yōu)點(diǎn)啟動(dòng)快，傳熱元件可將真空管獲得的熱量迅5.8其他方面 -熱棒“熱棒”是一種低溫?zé)岷缥埽L(zhǎng)度為8至12米，直徑為8至9厘米。它具有唯一方向性，即只能從下向上傳熱，從上往下導(dǎo)冷，反之則不能傳遞。因此，在寒冷的冬季，地下的恒溫?zé)崃繒?huì)被導(dǎo)出地面，而外界的“冷量”則被傳遞到地下，形成巨大的冰塊。在夏季，“熱棒”又能吸收高原地區(qū)夜間驟冷的寒氣帶到地下，從而形成終年不化的凍土層。 9/9/2022665.8其他方面 -熱棒“熱棒”是一種低溫?zé)岷缥?，長(zhǎng)度為熱棒實(shí)際運(yùn)行表明，“熱棒”效果大大超過(guò)預(yù)期，并且沒(méi)有出現(xiàn)片石護(hù)坡、加隔熱層、通風(fēng)路基、高架橋等常規(guī)手段導(dǎo)

37、致凍土地區(qū)荒漠化的生態(tài)問(wèn)題，從而被國(guó)家指定為青藏鐵路凍害處理的唯一技術(shù)儲(chǔ)備。 “熱棒”還可用于凍土地區(qū)的公路、橋梁、涵洞、輸油和輸氣管線、房屋建筑、山體熱融滑坡防治、輸變電鐵塔基礎(chǔ)穩(wěn)固、機(jī)場(chǎng)跑道及道路融雪以及低溫地?zé)崂玫裙こ讨校瑧?yīng)用前景廣闊。9/9/202267熱棒實(shí)際運(yùn)行表明，“熱棒”效果大大超過(guò)預(yù)期，并且沒(méi)有出現(xiàn)片石5.8其他方面-超導(dǎo)熱管超導(dǎo)熱管的工作介質(zhì)由多種無(wú)機(jī)活性金屬及其化合物混合而成，具有超常的熱活性和熱敏感性，遇熱而吸，遇冷而放。這種熱超導(dǎo)工質(zhì)在一定溫度下被激活，并以分子震蕩形式來(lái)傳遞熱量，它超強(qiáng)導(dǎo)熱性能使其導(dǎo)熱系數(shù)是一般金屬的一萬(wàn)倍左右，是水熱管的十倍左右，在傳導(dǎo)方向上幾乎沒(méi)有溫度的衰減并能以極快的速度傳遞（超音速傳遞）9/9/2022685.8其他方面-超導(dǎo)熱管超導(dǎo)熱管的工作介質(zhì)由多種無(wú)機(jī)活超導(dǎo)熱管1）適用范圍廣。適用溫度為60一1000，而一般液體工質(zhì)如水，只能用于100一350。溫壓曲線。2）安全可靠。不存在管內(nèi)超壓?jiǎn)?/p>